CN1863425A - 灯管电源供应电路及其变压器 - Google Patents

Abstract

一种灯管电源供应电路，其包括驱动电路、变压器、第一灯管及第二灯管。驱动电路用以提供一交流电压。变压器包括磁芯、初级绕线组、次级线圈、第一线圈及第二线圈。初级绕线组、次级线圈、第一线圈及第二线圈均旋绕于磁芯上。初级绕线组用以接收交流电压。第一灯管的一端及第二灯管的一端均耦接次级线圈。第一灯管的另一端及第二灯管的另一端端分别耦接第一线圈及第二线圈，其中第一线圈及第二线圈的绕线数实质上相同。

Description

灯管电源供应电路及其变压器

技术领域

本发明涉及一种灯管电源供应电路，且特别是涉及驱动多灯管时，平衡每根灯管电流的变压器。

背景技术

随着液晶显示器的尺寸不断地增加，例如大尺寸的液晶电视，其背光模块所需提供的亮度也必须随之增加，才能维持画面的影像品质。为了提高背光模块的发光亮度，除了使用尺寸较长的灯管外，例如冷阴极灯管(CCFL)，更必须藉由使用多根灯管才能达到所需的亮度。

请参照图1，其为传统多灯管的电源供应电路的示意图。多灯管的电源供应电路100用于背光模块中。背光模块用以提供液晶显示器显示影像时所需的光源。多灯管的电源供应电路100包括直流-交流转换器102、变压器104与灯管L1及L2。直流-交流转换器102提供交流电压至变压器104。变压器104用以将交流电压升压后驱动灯管L1与L2。变压器104包括初级绕线组106与次级绕线组108。

由于流经灯管L1与L2的电流I1与I2因导线阻抗及电容或灯管L1与L2的特性略有不同，例如灯管L1与L2的等效阻抗，而造成不同的电流大小。不同的电流大小，将造成灯管L1与L2所产生的发光亮度不相同。灯管L1与L2的发光亮度不相同，使得液晶显示器的影像品质大幅降低。且不平衡的电流I1与I2亦会使灯管寿命缩短。因此解决驱动多灯管时，电流不平衡的问题是业界急需解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种灯管电源供应电路及其变压器，用以解决驱动多灯管时，电流不平衡的问题。

根据本发明的目的，提出一种灯管电源供应电路，其包括驱动电路、磁芯、初级绕线组、次级线圈、第一灯管及第二灯管。驱动电路用以提供一交流电源。初级绕线组旋绕于磁芯上，用以接收交流电源。次级线圈旋绕于磁芯上。第一灯管的一端及第二灯管的一端均耦接次级线圈。第一线圈及第二线圈均旋绕于磁芯上。第一灯管的另一端及第二灯管的另一端端分别耦接第一线圈及第二线圈。其中第一线圈及第二线圈的绕线数实质上相同。

根据本发明的另一目的，提出一种变压器，其用于驱动多个灯管。变压器包括磁芯、初级绕线组、次级线圈、第一线圈及第二线圈。初级绕线组旋绕于磁芯上。次级线圈旋绕于磁芯上并耦接此些灯管的一端。第一线圈及第二线圈均旋绕于磁芯上，并分别耦接第一及第二灯管的另一端，其中第一线圈及第二线圈的绕线数实质上相同。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1为传统多灯管驱动电路的示意图。

图2A为第一实施例的灯管电源供应电路的电路图。

图2B为灯管电源供应电路的状态I的电路图。

图2C为为灯管电源供应电路的状态II的电路图。

图2D为为灯管电源供应电路的状态III的电路图。

图3为本发明第二实施例的灯管电源供应电路的电路图。

图4为本发明第三实施例的灯管电源供应电路的电路图。

图5A为变压器的结构状态A的示意图。

图5B为第二实施例的变压器用于图5A的另一示意图。

图5C为变压器的结构状态B的示意图。

图5D为变压器的结构状态C的示意图。

图5E为变压器的结构状态D的示意图。

附图符号说明

100：电源供应电路

102、202、302、402：驱动电路

104、204、304、404：变压器

106、P：初级绕线组

108、S：次级线圈

L：灯管

200、300、400：灯管电源供应电路

206、306、406：磁芯

206(1)：第一磁芯

206(2)：第二磁芯

207、307、407：绕线架

P1、P1’、P2’、P3’、P1”、P2”：初级线圈

C：线圈

CA1、CA2：电容

具体实施方式

第一实施例

请参照图2A，其示出了依照本发明第一实施例的灯管电源供应电路的电路图。灯管电源供应电路200例如用于背光模块中。背光模块用以提供液晶显示器或液晶电视显示画面时所需的光源。灯管电源供应电路200包括驱动电路202、变压器204与N个灯管L(1)～L(N)，N为正整数。驱动电路202例如为直流-交流转换器或是交流-交流转换器，用以提供交流电压AC。

变压器204用以将交流电压AC升压后驱动N个灯管L(1)～L(N)，其包括初级绕线组P、次级线圈S、N个线圈C(1)～C(N)与磁芯206。初级绕线圈组P、次级线圈S与N个线圈C(1)～C(N)均旋绕于同一磁芯206上，且N个线圈C(1)～C(N)的绕线数实质上均相同。N个灯管L(1)～L(N)例如为冷阴极灯管(CCFL)或放电灯管，每个灯管L均各自与一对应的线圈C耦接。

请参照图2B，为灯管电源供应电路的状态I的电路图。以N＝2，即灯管电源供应电路200用以驱动第一灯管L(1)及第二灯管L(2)，以及初级绕线组P是由初级线圈P1所构成为例做说明。初级线圈P1耦接驱动电路202。次级线圈S的一端与灯管L(1)与L(2)的一端电性连接，而第一灯管L(1)的另一端经由线圈C(1)耦接至地电压。第二灯管L(2)的另一端经由线圈C(2)耦接至地电压。当次级线圈S藉由磁芯206感应出高压交流电压，以驱动第一灯管L(1)与第二灯管L(2)时，由于第一线圈C(1)与第二线圈C(2)绕线数实质上相同且共同旋绕于同一磁芯206上的关系，因此具有实质上相同的磁通量，故流经第一灯管L(1)的电流I1与流经第二灯管L(2)的电流I2将会相当接近。

进一步来说，由于第一线圈C(1)与第二线圈C(2)具有相同的磁通量且绕线数相同，所以第一线圈C(1)与第二线圈C(2)感应到的电流I1与电流I2将自动达到平衡。如此，将可使第一灯管L(1)与第二灯管L(2)所产生的发光亮度更为接近，也就是让背光模块所提供给液晶显示器的光源更为均匀。且由于电流较为平衡，更将延长两灯管L(1)与L(2)的使用寿命。

此外，初级绕线组P除了可由单一线圈，例如上述初级线圈P1，亦可由多个线圈所构成，且初级绕线组P与驱动电路202的组合亦可以有很多种型式。请参照图2C，其为灯管电源供应电路的状态II的电路图。初级绕线组P系由初级线圈P1’、P2’与P3’所构成，而驱动电路202例如为Royer线路结构。初级线圈P1’、P2’与P3’、次级线圈S与第一线圈C(1)、第二线圈C(2)均旋绕于同一磁芯206上。

次级线圈S的一端还分别经由电容CA1与CA2耦接至对应的第一灯管L(1)与第二灯管L(2)。同样地，当次级线圈S藉由磁芯206感应出高压交流电压，以驱动第一灯管L(1)与第二灯管L(2)时，亦如同上述原理，流经第一灯管L(1)的电流I1与流经第二灯管L(2)的电流I2几乎相同，使第一灯管L(1)与第二灯管L(2)所产生的发光亮度更为接近，且使用寿命更长。

或者，请参照图2D，为灯管电源供应电路的状态III的电路图。初级绕线组P还可由两组线圈所组成，即初级线圈P1”与P2”所构成，而驱动电路202可以为推挽式转换器(push pull)或者是半桥式转换器(Half bridge)线路结构。初级线圈P1”与P2”、次级线圈S及线圈C(1)与C(2)亦同样地旋绕于同一磁芯206上。而次级线圈S的一端同样经由电容CA1与CA2耦接至对应的第一灯管L(1)与第二灯管L(2)。驱动灯管L(1)与L(2)的方式及电流平衡的方式如同上述，在此不再多述。其中，上述所提到的电容CA1与CA2可视设计需求，选择使用或不使用。

除此之外，当欲驱动更多灯管L时，可增加另一个次级线圈S’(未示出)，且缠绕于同一磁芯206上，以相同的方式驱动灯管L，而不需要增加变压器的数量，故可降低变压器204的成本。

第二实施例

请参照图3，其示出了依照本发明第二实施例的灯管电源供应电路的电路图。灯管电源供应电路300以驱动两根灯管为例，其包括驱动电路302、变压器304、第一灯管L(1)与第二灯管L(2)。变压器304包括初级绕线组P、次级线圈S、第一线圈C(1)、第二线圈C(2)与磁芯306。初级绕线组P、次级线圈S与第一线圈C(1)与第二线圈C(2)均旋绕于同一磁芯306上，且第一线圈C(1)与第二线圈C(2)的绕线数实质上均相同。第一灯管L(1)与第二灯管L(2)例如为冷阴极灯管(CCFL)或放电灯管。

于此实施例中，与上述第一实施例不同的地方在于：次级线圈S的高压端HV、第一线圈C(1)的端点X1及第二线圈的端点X2耦接在一起，而第一灯管L(1)及第二灯管L(2)分别耦接于第一线圈C(1)与第二线圈C(2)与接地端的间。但同样地，由于初级绕线组P、次级线圈S及第一线圈C(1)与第二线圈C(2)均旋绕于同一磁芯306上且绕线数实质上相同，所以第一线圈C(1)与第二线圈C(2)感应到的电流I1’与电流I2’亦将自动达到平衡。由于电流I1与电流I2自动达到平衡，所以两灯管L(1)与L(2)产生的亮度更为均匀。

此外，如同第一实施例中所述，即图2B～2D所示，初级绕线组P可由单一线圈或多个线圈所构成，且初级绕线组P与驱动电路302的组合亦可以有很多种型式。故在本实施例中无论初级绕线组P与驱动电路302的组合为何，只要能让次级线圈S感应出可以驱动多根灯管L所需的高压交流电压即可。

第三实施例

请参照图4，其示出了依照本发明第三实施例的灯管电源供应电路的电路图。图4所示的此线路结构适用于推动长灯管，例如大尺寸的液晶电视(LCD TV)的灯管。灯管电源供应电路400同样以驱动两根灯管为例，其包括驱动电路402、变压器404、第一灯管L(1)与第二灯管L(2)。驱动电路402例如为直流-交流转换器或是交流-交流转换器，用以提供交流电压AC至变压器404。变压器404包括初级绕线组P、次级线圈S、第一线圈C(1)、第二线圈C(2)、第三线圈C(3)、第四线圈C(4)与磁芯406。初级绕线组P、次级线圈S与线圈C(1)～C(4)均旋绕于同一磁芯406上，且4个线圈C(1)～C(4)的绕线数实质上均相同。灯管L(1)与L(2)例如为冷阴极灯管(CCFL)或放电灯管。

次级线圈S具有第一端及第二端，第一端及第二端例如分别为正高压端+HV及负高压端-HV。正高压端+HV并联第一线圈C(1)及第三线圈C(3)的一端，而负高压端-HV并联第二线圈C(2)及第四线圈C(4)的一端。第一灯管L(1)的两端分别耦接第一线圈C(1)及第二线圈C(2)的另一端，而第二灯管L(2)的两端则分别耦接第三线圈C(3)及第四线圈C(4)的另一端。

于本实施例中，操作原理亦如同上述实施例。当次级线圈S藉由磁芯406感应出高压交流电压，以驱动第一灯管L(1)与第二灯管L(2)时，电流I1”藉由线圈C(1)及C(2)，与电流I2”藉由线圈C(3)及C(4)达到电流平衡。

此外，如同第一实施例中所述，初级绕线组P可由单一线圈或多个线圈所构成，且初级绕线组P与驱动电路402的组合亦可以有很多种型式。因此在本实施例中无论初级绕线组P与驱动电路402的组合为何，只要能让次级线圈S感应出可以驱动多根灯管L所需的高压交流电压即可。

请参照图5A，其为变压器的结构状态A的示意图。以第一实施例的变压器204为例，无论初级绕线组P由单一线圈或多个线圈所构成，及其与次级线圈S及N个线圈C(1)～C(N)旋绕于磁芯206上的位置，在本实施例中并不限制，只要做好适当的绝缘及保持适当安全距离即可。在图5A中，磁芯206是由两E字型磁芯所组成，例如第一磁芯206(1)及第二磁芯206(2)，变压器204还包括绕线架207。第一磁芯206(1)及第二磁芯206(2)形成日字型。绕线架207套接于磁芯206的中间部分。N个线圈C(1)～C(N)、初级绕线组P及次级线圈S皆旋绕于绕线架207上，且第一线圈C(1)～第N线圈C(N)位于初级绕线组P与次级线圈S中间。其中，绕线架207的次级线圈S所缠绕的部分通常为多槽式结构(未图式)，以处理高压问题，此为本领域的技术人员所熟知的技术，在此不再详述。此外，亦可使用绝缘体，例如绝缘胶带或环氧树脂(epoxy)取代绕线架207的功能。

此外，上述第二与第三实施例中的变压器304与404亦可采用图5A所示的变压器结构。其中当变压器304用于图5A所示的变压器结构时，请参照图5B，其为第二实施例的变压器用于图5A的另一示意图。于图5B中，高压端+HV与第一线圈C(1)的端点X1及第二线圈的端点X2直接于变压器304上以导线耦接，以减化于电路板上的电路布局。

参照图5C，为变压器的结构状态B的示意图。图5C与图5A不同之处在于线圈(P、S、C(1)、C(2))的位置安排及磁芯的形状。在图5C中，磁芯206’是由两个U字型磁芯206’(1)与206’(2)所组成，其形状为口字型。初级绕线组P与次级线圈S位于口字型磁芯206’的一侧，而第一线圈C(1)～C(N)设置于口字型磁芯206’另一侧。并且，如图5A，上述第二与第三实施例中的变压器304与404亦可用于图5C所示的变压器结构。

请参照图5D，其为变压器的结构状态C的示意图。以第三实施例的变压器404为例，由于第一线C(1)的两端与第三线圈C(3)的两端具有接近的电压值；第二线圈C(2)的两端与第四线圈C(4)的两端具有接近的电压值，因此，如图5D所示，较佳的方式是将第一线圈C(1)及第三线圈C(3)安排于次级线圈S的一侧，将第二线圈C(2)及第四线圈C(4)安排于该次级线圈S的另一侧，也就是说，第一线圈C(1)及第二线圈C(2)位于日字型磁芯406的一外侧，而第三线圈C(3)及第四线圈C(4)位于日字型磁芯406的另一外侧，初级绕线组P及次级线圈S位于日字型磁芯406的中间部分。

请参照5E图，其为变压器的结构状态D的示意图，图5D与图5C大致相同，不同之处在于初级绕线组P是由两个初级线圈P1”与P2”所组成，例如以串联或独立方式所构成，且分别位于次级线圈S的两外侧。

本发明上述实施例所揭露的灯管电源供应电路及其变压器，无论驱动多根灯管的变压器的结构为何，此变压器所驱动的多根灯管均各自与至少一对应的线圈耦接。这些线圈的绕线数实质上均相同并共同旋绕于同一磁芯上。此变压器的初级绕线组与次级线圈亦均旋绕于此磁芯上。藉由让这些线圈共磁路，使得流经多根灯管上的电流彼此更为接近，以解决驱动多灯管时，电流不平衡时所产生的问题。

综上所述，虽然本发明已以上述的较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (14)

1.一种灯管电源供应电路，包括：

一驱动电路，用以输出一交流电压；

一第一灯管及一第二灯管；以及

一变压器，用以接收该交流电压并据以驱动该第一灯管及该第二灯管，该变压器包括：

一磁芯：

一初级绕线组，旋绕于该磁芯上，耦接至该驱动电路以接收该交流电压；

一次级线圈，旋绕于该磁芯上，该第一灯管的一端及该第二灯管的一端均耦接至该次级线圈；及

一第一线圈及一第二线圈，均旋绕于该磁芯上，该第一灯管的另一端及该第二灯管的另一端分别耦接至该第一线圈及该第二线圈，且该第一线圈及该第二线圈的绕线数实质上相同。

2.如权利要求1所述的灯管电源供应电路，其中，该第一灯管与该第二灯管均为放电灯管。

3.如权利要求1所述的灯管电源供应电路，其中，该第一灯管与该第二灯管均为冷阴极灯管。

4.如权利要求1所述的灯管电源供应电路，其中，该初级绕线组是由单一线圈或多个线圈所构成。

5.一种灯管电源供应电路，包括：

一驱动电路，用以输出一交流电压；

一第一灯管及一第二灯管；以及

一变压器，用以接收该交流电压并据以驱动该第一灯管及该第二灯管，该变压器包括：

一磁芯：

一初级绕线组，旋绕于该磁芯上，耦接至该驱动电路以接收该交流电压；

一次级线圈，旋绕于该磁芯上，该次级线圈具有一高压端；及

一第一线圈及一第二线圈，系均旋绕于该磁芯上，该高压端分别经由该第一线圈及该第二线圈耦接该第一灯管与该第二灯管，且该第一线圈及该第二线圈的绕线数实质上相同。

6.如权利要求5所述的灯管电源供应电路，其中，该初级绕线组是由单一线圈或多个线圈所构成。

7.一种灯管电源供应电路，包括：

一驱动电路，用以输出一交流电压；

一第一灯管及一第二灯管；以及

一变压器，用以接收该交流电压并据以驱动该第一灯管及该第二灯管，该变压器包括：

一磁芯；

一初级绕线组，旋绕于该磁芯上，耦接至该驱动电路；

一次级线圈，旋绕于该磁芯上，具有一正高压端及一负高压端；及

一第一线圈、一第二线圈、一第三线圈及一第四线圈，均旋绕于该磁芯上，且该第一线圈、该第二线圈、该第三线圈及该第四线圈的绕线数实质上相同；

其中，该正高压端与该第一线圈及该第三线圈并联，该负高压端与该第二线圈及该第四线圈并联，该第一灯管的两端分别耦接至该第一线圈及该第二线圈，该第二灯管的两端分别耦接至该第三线圈及该第四线圈。

8.如权利要求7所述的灯管电源供应电路，其中，该第一线圈及该第三线圈位于该次级线圈的一侧，该第二线圈及第四线圈位于该次级线圈的另一侧。

9.如权利要求7所述的灯管电源供应电路，其中，该初级绕线组是由单一线圈或多个线圈所构成。

10.一种变压器，用于驱动一第一灯管及一第二灯管，该变压器包括：

一磁芯；

一初级绕线组，旋绕于该磁芯上并接收一交流电压；

一次级线圈，旋绕于该磁芯上，用以驱动所述灯管；以及

一第一线圈及一第二线圈，均旋绕于该磁芯上，且具有实质上相同的绕线数，该第一线圈与该次级线圈及第一灯管耦接，该第二线圈与该次级线圈及第二灯管耦接。

11.如权利要求10所述的变压器，其中，该初级绕线组是由单一线圈或多个线圈所构成。

12.如权利要求10所述的变压器，其中，该初级绕线组及次级线圈位于该磁芯的一侧，该第一线圈及该第二线圈位于该磁芯的另一侧。

13.一种变压器，用于驱动多个灯管，该变压器包括：

一磁芯；

一初级绕线组，旋绕于该磁芯上；

一次级线圈，旋绕于该磁芯上，用以驱动所述灯管，该次级线圈具有一第一端及一第二端；以及

一第一线圈、一第二线圈、一第三线圈及一第四线圈，均旋绕于该磁芯上，且具有实质上相同的绕线数，该第一端与该第一线圈及第三线圈并联，该第二端与该第二及第四线圈并联。

14.如权利要求13所述的变压器，其中，该第一线圈及第三线圈位于该次级线圈的一侧，该第二线圈及第四线圈位于该次级线圈的另一侧。

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